(57)【要約】【課題】排ガス浄化装置における濾過装置を、効率よく再生処理すること。【解決手段】車両の走行状態を現す動力頻度を算出する。動力頻度と閾値とを比較し、フィルタの再生処理を実施することや継続することの可否を判断する。これにより、車両の走行状態が、フィルタの再生処理に適さないと判断されたときは、再生処理を行わず、あるいは中断して、無駄な燃料噴射を防止し、燃費の悪化やオイルダイリューションを防止する。【選択図】図１
2010190194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用排ガス浄化装置の濾過装置に堆積した被濾過物をレイトポスト噴射により燃焼させ、前記濾過装置を再生させる再生処理方法であって、
車両の走行状態を求め、求められた走行結果と閾値とを比較し、比較結果に基づいて再生処理の継続判断をすることを特徴とした車両用排ガス濾過装置の再生処理方法。
【請求項２】
燃料噴射装置と、排ガス浄化装置を具え、前記燃焼噴射装置からレイトポスト噴射を行い、前記排ガス浄化装置に設けられた触媒装置に未燃焼ガスを供給し、該未燃焼ガスを前記触媒装置で反応させて昇温した排ガスにより前記濾過装置に堆積した被濾過物を加熱し、焼却させる車両用排ガス濾過装置の再生処理方法において、
車両走行にともなう該車両の動力頻度を算出し、該動力頻度の値に基づいて前記再生処理の継続判断をすることを特徴とした車両用排ガス濾過装置の再生処理方法。
【請求項３】
内燃機関の回転数と前記燃料噴射装置の燃料噴射量に関連したデータマップに基づいて、車両走行にともなう重み係数を抽出し、該重み値を累積して算出した動力頻度を用いて、前記再生処理の継続判断をすることを特徴とした請求項２に記載の車両用排ガス濾過装置の再生処理方法。
【請求項４】
燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置と、
排ガスを浄化する排ガス浄化装置を具えた車両用内燃機関であり、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数センサと、
噴射する燃料を前記燃料噴射装置に指示する燃料噴射部と、
前記内燃機関の回転数と前記燃料噴射装置の燃料噴射量に関連付けされた重み値を具えたデータマップと、
前記回転数センサからの前記内燃機関の回転数と、前記燃料噴射部からの燃料指示噴射量に基づき、前記データマップから前記重み値を読み出し、重み値を累積する動力頻度算出算部と、
前記動力頻度算出算部が算出した動力頻度と、閾値とを比較し、再生処理の継続判断をする判定部とを備えたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス浄化装置における濾過装置を再生する処理方法、および濾過装置の再生処理を行う車両用の排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、排ガスを浄化する、例えばＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）装置と呼ばれる排ガス浄化装置が具えられている。排ガス浄化装置は、排ガス中に含まれる微粒子を濾過し捕捉するフィルタや、ＮＯｘやＨＣを処理しそれらの濃度を低減させる触媒装置等を適宜内部に具えている。
【０００３】
フィルタは、排ガスを濾過すると、煤分が堆積し、目詰まりにより濾過機能が低下する。そのため濾過装置の目詰まりを解消する方法の一つとして、煤分を排ガス浄化装置の内部で燃焼させる再生処理が行われる。
【０００４】
この再生処理において、車両の排ガスが高温であれば、車両走行中に排ガスを濾過装置に通すことで、煤分を燃焼させることができる。ところがディーゼルエンジンを搭載した車両の場合、通常の走行状態では、煤分を着火燃焼させるほど排ガスが高温にならない。そのため、燃料のレイトポスト噴射を行い、排ガスを高温にすることが行なわれている。
【０００５】
レイトポスト噴射は、例えばエンジンの膨張行程から排気行程にかけて筒内に燃料を噴射し、未燃焼ガスを排ガス浄化装置に供給し、未燃焼ガスを濾過装置の上流に設けられた触媒で反応させて、その際に生じる熱で排ガス温度を上昇させる処理である。またレイトポスト噴射により濾過装置を再生させるには、準備段階として、触媒装置の温度が、未燃焼ガスが反応する状態になるまで十分に上昇している必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９３３１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、低速で、かつ低い負荷の状態でディーゼルエンジン搭載車両が走行していると、車両から排出される排ガスは、温度が低く、通常触媒装置は、未燃焼成分が反応する活性温度に達していない。すると、レイトポスト噴射を実施するため燃料を噴射しても、触媒装置の温度が低いために、未燃焼成分を反応させることができず、未燃焼成分がそのまま触媒装置を通過して、発熱を生じさせない。
【０００８】
また、仮に触媒装置の温度が反応温度まで上昇しても、車両が低速で、かつ低負荷の状態で走行していると、排ガス温度が低く、かつその熱量も小さいため、燃料をレイトポスト噴射させ、反応熱を発生させても、触媒装置の温度、および濾過装置の温度が低く、煤分が着火し、完全に焼却されるまで長い処理時間がかかる。そのためその間に噴射される燃料量が多くなり、燃費を悪化させたり、気化せずオイルパン内部に流れ込む燃料のためにオイルダイリューションを生じさせるおそれがあった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決し、排ガス浄化装置において、燃費の悪化やオイルダイリューションを発生させることなく、濾過装置の再生処理を適切に実施できる処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため車両用排ガス浄化装置における濾過装置の再生処理方法を次のように構成した。  
車両用排ガス濾過装置の再生処理方法において、レイトポスト噴射前に車両の走行状態の結果を累積し、その累積結果を用いて、レイトポスト噴射の処理内容、および中断中止の判断をすることとした。
【００１１】
走行状態の結果は、例えば車両のエンジン回転数と燃料の噴射量との関係を連続して、あるいは時間ごとに検出し、それらに関連付けられた重み値を抽出する。そして、その値を順次累積する。重み値は例えば、エンジン回転数が高く、かつ燃料の噴射量が多い、つまり高負荷で走行している状態では値が大きく、エンジン回転数が低く、低負荷で走行している状態では値を小さくする。またそれらの中間の状態は、適宜重み値を設定する。
【００１２】
レイトポスト噴射の処理内容や、中止等の判断は、判断する前の例えば数分間の走行状態の累積結果と閾値とを比較し、累積結果が閾値より大きい、つまりエンジンの回転数が高かったり負荷が大きいなどの場合、再生処理の実施、継続が可能と判断し、レイトポスト噴射による再生処理を継続させる。逆に、エンジンの回転数が低く、かつ負荷が小さい場合には、処理内容を変更したり、中止中断させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる車両用排ガス浄化装置における濾過装置の再生処理方法は、次の効果を有している。
【００１４】
直近の車両の走行状態を基に判断するので、車両の運転状態に合った再生処理を行うことができる。仮に、エンジンの回転数が低く、低負荷で走行している場合には、再生処理の継続を変更したり、再生処理を中断させることができる。
【００１５】
これにより、触媒装置における反応が低い場合や、濾過装置の温度が上昇させにくい場合を適確に識別でき、かかる場合に無駄な燃料噴射を行わず、再生処理の長期化、燃費の悪化、オイルダイリューションの発生等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる濾過装置の一実施形態を具えた内燃機関の全体構成を示す構成図である。
【図２】レイトポスト噴射の動作を示すフローチャートである。
【図３】制御装置を示すブロック図である。
【図４】データマップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明にかかる、濾過装置を再生処理する処理方法の一実施形態について、図を参照して説明する。  
図１に、車両用駆動装置１０の全体構成を示す。車両用駆動装置１０は、内燃機関としてのエンジン１２と、過給器１４と、排ガス浄化装置としてのＤＰＦ装置１６と、燃料噴射装置１８と、制御装置２０などを具えて構成されている。
【００１８】
エンジン１２は、圧縮点火式の内燃機関で、いわゆるディーゼルエンジンである。過給器１４は、いわゆるターボチャージャであり、排気通路としての排気管２２と吸気通路としての吸気管２４に接続しており、排気圧を利用してタービンを回転させ、エアクリーナ２６から導入された外気を加圧してエンジン１２に送り込む。エンジン１２には、エンジン１２の回転数を検出する回転数センサ４６が設けられている。
【００１９】
燃料噴射装置１８は、気筒内燃料噴射装置であり、先端をエンジン１２の燃焼室内部に臨ませて取り付けてある。燃料噴射装置１８には、燃料タンク４０からの燃料パイプ４２が、図示しない加圧機構を介して接続されている。また、燃料噴射装置１８には、制御装置２０から延びる信号線４４が接続されている。燃料噴射装置１８は、制御装置２０の燃料噴射部４８（図３参照。）から指示を受けると、指示に従い所定量の燃料を所定の時期に噴射する。
【００２０】
尚エンジン１２は、ディーゼルエンジンに限るものではなく、また過給器１４を具えない自然吸気式のエンジンでもよい。また、燃料噴射装置１８は、燃焼室に直接噴射するものでなく、吸気通路内に燃料を噴射する吸気通路内燃料噴射装置でもよい。
【００２１】
ＤＰＦ装置１６は、濾過装置としてのフィルタ２８と、触媒装置３０、３２を具え、上流側が過給器１４の排気管に接続し、下流側が車両の排気口３４に連通している。フィルタ２８は、多孔質セラミックなどからなる濾過装置であり、表面に微細な孔（図示せず。）を有している。孔は、気体は通過するが、排ガスに含まれている微粒子、主に被濾過物としての煤分を通過させない大きさを有している。
【００２２】
触媒装置３０、３２は、酸化触媒等からなり、排ガスの流通方向に沿ってフィルタ２８の前後に取り付けられている。触媒装置３０は、例えばＮＯｘ還元触媒で、排ガスがリーン状態でＮＯｘを吸着し、排ガスがリッチ状態になると、ＮＯｘをＮ２に還元する。触媒装置３２は、ＨＣ等を処理する触媒である。
【００２３】
またＤＰＦ装置１６には、差圧センサ３６と上流側温度センサ３８が設けられている。差圧センサ３６は、フィルタ２８の上流側と下流側にそれぞれ感知部を有し、各感知部の値からフィルタ２８の上流側と下流側に生じている圧力差を検出する。尚差圧センサ３６は、他の方法でフィルタ２８の差圧を検出してもよい。上流側温度センサ３８は、触媒装置３０の上流側の温度、つまり触媒装置３０に流入する排ガスの温度を計測する。
【００２４】
差圧センサ３６、上流側温度センサ３８、回転数センサ４６の各センサは、それぞれ各信号線を介して制御装置２０に接続している。制御装置２０には、その他、吸気流量センサや吸気温度センサなどの各センサ（いずれも図示せず。）が接続されており、制御装置２０は、車両を走行させる通常の制御を行うほか、フィルタ２８の再生処理を行う。
【００２５】
フィルタ２８の再生処理の一つに、レイトポスト噴射がある。レイトポスト噴射は、エンジン１２が膨張行程から排気行程である期間に燃料噴射装置１８から燃料を適宜噴射させる。かかるレイトポスト噴射を行うことにより、燃焼室内に噴射された燃料の一部が燃焼されることなく排気管２２に送り出され、未燃焼ガスにより排ガス温度を上昇させて煤分を加熱、燃焼させてフィルタ２８を再生させる。
【００２６】
制御装置２０は、フィルタ２８の再生処理を行うため、特に図３に示すように記憶部６０と、動力頻度算出部６２と、判定部６４とを具えている。動力頻度算出部６２には、回転数センサ４６と燃料噴射部４８が接続されている。記憶部６０には、各種閾値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、および動力頻度算出用のデータマップ７０（図４参照。）等が記憶されている。
【００２７】
回転数センサ４６は、エンジン１２のクランク軸の回転を感知し、エンジン１２の回転数を制御装置２０に送出する。燃料噴射部４８は、燃料噴射装置１８に指示した噴射燃料量等の値を制御装置２０に送出する。
【００２８】
閾値Ａは、車両の走行状態が、レイトポスト噴射によるフィルタ２８の再生処理を可能とするか否かを判定する閾値である。閾値Ｂは、車両の走行状態が、触媒装置３０を触媒反応可能な温度に上昇させ、煤を燃焼させるまで排ガスを昇温させることが可能か否かを判定する閾値である。
【００２９】
閾値Ｃは、車両の走行状態が、煤分の燃焼を継続させていくことが可能か否かを判定する閾値である。閾値Ｄは、排ガス温度が、触媒装置３０に触媒作用を可能にするか否かを判定する閾値である。
【００３０】
データマップ７０は、図４に示すようにエンジン１２の回転数Ｘと燃料噴射装置１８の燃料の指示噴射量Ｙに関係付けて、重み値を付したマップである。重み値は、走行中のエンジン回転数Ｘが高く、かつ燃料の指示噴射量Ｙが多い、つまり車両が高負荷で走行している状態では大きい値に設定してある。一方走行中のエンジン回転数Ｘが低く、車両が低負荷で走行している状態では小さい値に設定してある。すなわち、図４に示すデータマップ７０は、左上の重み値の値は小さく、右下の重み値の値は大きい値となっている。またそれらの中間に位置する重み値の値は、具体的に示していないがエンジン１２の特性やＤＰＦ装置１６の構造等に応じて適宜設定してある。
【００３１】
動力頻度算出部６２は、回転数センサ４６から送られてくるエンジン１２の回転数Ｘの値と、燃料噴射装置１８に送られた燃料の指示噴射量Ｙの値から、重み値をデータマップ７０から読み出す。動力頻度算出部６２は、重み値を、データマップから連続して読み出しても、あるいは所定時間ごとに読み出すようにしてもよい。動力頻度算出部６２は、読み出した重み値を、順次累積し、動力頻度とする。
【００３２】
判定部６４は、動力頻度算出部６２で算出された動力頻度と閾値Ａ、Ｂ、Ｃとを比較する。動力頻度は、各閾値と比較するときから遡って所定時間、例えば５分や１０分の間に累積した値を用いる。
【００３３】
具体的には、動力頻度と閾値Ａとを比較した結果、例えば閾値Ａの方が大きければ、車両は低速、低負荷走行しており、レイトポスト噴射による再生処理は不可能と判断される。また動力頻度の値が閾値Ａを上回れば、車両は低速で、かつ低負荷で走行している状態ではなく、レイトポスト噴射が可能な排ガスを排出している走行状態であると判断する。
【００３４】
また判定部６４は、動力頻度と閾値Ｂとを比較し、閾値Ｂの方が大きければ車両は、排ガスで、触媒装置３０を煤が燃焼される温度に上昇させるには不十分な走行状態であると判断する。逆に動力頻度の値が閾値Ｂを上回れば車両は、排ガスで、触媒装置３０を触媒反応に十分な温度まで上昇させること、および触媒装置３０を煤分が燃焼する温度に上昇させることが可能な走行状態であると判断する。
【００３５】
また判定部６４は、動力頻度と閾値Ｃとを比較した結果、閾値Ｃの方が大きければ、車両は、排ガスで触媒装置３０を煤が燃焼される温度に保持できない走行状態であると判断する。一方、動力頻度の値が閾値Ｃを上回れば、車両は、排ガスで触媒装置３０を触媒反応に十分な温度に保持させることができる走行状態にあると判断する。
【００３６】
更に判定部６４は、上流側温度センサ３８が検出した排ガス温度と閾値Ｄと比較する。排ガス温度は、排ガスが触媒装置３０に流入する時の温度である。この値が閾値Ｄを上回った場合、触媒装置３０は、レイトポスト噴射により排ガスを十分に加熱可能な温度であると判断する。一方排ガス温度が閾値Ｄを下回った場合、触媒装置３０は、レイトポスト噴射を開始しても、煤分を燃焼させることは不可能な温度であると判断する。
【００３７】
また判定部６４は、差圧センサ３６から送られてくるフィルタ２８の前後の差圧値等から煤の堆積量を推定し、差圧値が所定値以下になったらフィルタ２８に堆積している煤分が焼却されたと判断する。
【００３８】
次に、図２のフローチャートを用いて再生処理の作動について説明する。
【００３９】
フィルタ２８の再生処理は、フィルタ２８に堆積した煤の量が所定量に達したときに実施する。具体的には制御装置２０が、フィルタ２８における煤の堆積量が閾値を超えたと判断したり、あるいは前回の再生処理からの車両の走行距離数やエンジン回転数の累積値が閾値を超えたことなどを検出して実施する。
【００４０】
このようなことからフィルタ２８の再生が必要と判断すると、制御装置２０は、まず再生処理の開始要求を出す。（ステップ１００。）
再生処理の開始要求を出すと、制御装置２０は、再生処理を開始するか否かの判断を実施する（ステップ１０１）。判断の開始は、再生要求がなされ、かつ再生が実施されていない状態で、例えば５分間隔ごとなど、所定の間隔で実施する。
【００４１】
再生処理を開始するか否かの判断が、ステップ１０１で開始されたら、車両の動力頻度を算出する（ステップ１０２）。動力頻度は、動力頻度算出部６２がデータマップ７０から抽出した、例えば過去５分間の車両走行の重み値を累積して算出する。
【００４２】
次に判定部６４は、算出された動力頻度と閾値Ａとを比較する（ステップ１０３）。ここで動力頻度が閾値Ａを上回ると判定されたときは、ステップ１０４に進み、第１段階に移行する。第１段階とは、排ガスで触媒装置３０を加熱する工程である。一方ステップ１０３で動力頻度が閾値Ａを下回ると判定されたときは、車両は、再生処理が可能な走行状態ではないと判断され、この判断行程自体が終了される。
【００４３】
第１段階に移行したなら、再度動力頻度を算出し（ステップ１０４）、判定部６４は、算出された動力頻度と閾値Ｂとを比較する（ステップ１０５）。ここで動力頻度が閾値Ｂより大きければ、車両の走行状態は、触媒装置３０を煤が燃焼する温度まで上昇させるに十分な状態であると判断し、ステップ１０６に進む。一方ステップ１０５で、動力頻度が閾値Ｂより小さければ、車両の走行状態は、触媒装置３０を煤分が燃焼する温度まで上昇させるには不十分な状態であると判断し、ステップ１０２に戻る。
【００４４】
ステップ１０６では、判定部６４は、上流側温度センサ３８から検出結果を取り入れ、排ガス温度と閾値Ｄとを比較する（ステップ１０７）。ステップ１０７で、閾値Ｄより排ガス温度が高いと判断された場合は、触媒装置３０は、未燃焼ガスを反応させるに十分な温度に達していると判断され、ステップ１０８に進み、第２段階に移行する。一方ステップ１０７で排ガス温度が閾値Ｄより小さいと判定されると、触媒装置３０は温度が低く、ステップ１０２に戻る。
【００４５】
第２段階に移行したなら、燃料噴射装置１８から燃料をレイトポスト噴射する（ステップ１０８）。燃料のレイトポスト噴射により未燃焼ガスを生成させ、触媒装置３０にエンジン１２から未燃焼ガスを供給する。未燃焼ガスが触媒装置３０に供給されると、触媒と反応して発熱する。これにより、排ガス温度が上昇して、フィルタ２８、およびフィルタ２８に堆積している煤分が加熱される。そして、煤分が着火温度に達すると、煤分が燃焼を開始する。レイトポスト噴射として噴射される燃料量が多ければ、未燃焼ガスの触媒での反応が増加し排ガス温度が高温になるので、煤分の燃焼はより進行する。
【００４６】
次に、動力頻度を算出し（ステップ１０９）、算出された動力頻度と閾値Ｃとを比較する（ステップ１１０）。ここで動力頻度が閾値Ｃより大きければ、車両の走行状態は、フィルタ２８の再生処理を継続させるに十分であると判断され、ステップ１１１に進む。
【００４７】
ステップ１１１で、差圧センサからの差圧値等に基づいて再生処理が終了したか否か判断される。再生処理が終了していないと判断されると、ステップ１０８に戻る。ステップ１０８からは、上述したように、レイトポスト噴射を行い（ステップ１０８）、動力頻度を算出し（ステップ１０９）、算出した動力頻度を閾値Ｃと比較して（ステップ１１０）、レイトポスト噴射を継続するか否か判断し、フィルタ２８の再生処理が終了するまでレイトポスト噴射を実施する。
【００４８】
一方ステップ１１０において、動力頻度が閾値Ｃより小さいと判定されると、車両の走行状態が、フィルタ２８の再生処理を保持するに不十分になったと判断され、ステップ１０２に戻る。ステップ１０２に戻ると、あらためて動力頻度が算出され（ステップ１０２）、第１段階から開始する。そして、動力頻度が閾値Ａより小さくなっていた場合には、再生処理の継続が不可能になっていると判断され、再生処理が終了される。
【００４９】
そして再生処理開始の判断が終了した後も、再生要求が出されていれば、所定時間経過した後、再度再生開始の判断処理が開始され、上述したように再生処理の判断が行われ、車両の走行状態が改善されていれば、再生処理を実施する。
【００５０】
以上説明したように、本発明にかかるフィルタの再生処理方法によれば、車両の走行状態に応じてフィルタ２８の再生処理の開始を判断し、またその継続、中止等を判断するので、レイトポスト噴射を無理に実施して燃料を無駄にすることがなく、燃料を有効に利用して効率よくフィルタ２８を再生することができる。したがって、長時間にわたる再生処理、燃費の悪化、およびオイルダイリューションの発生を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、車両用の排ガス浄化装置における、フィルタの再生処理に用いられる。
【符号の説明】
【００５２】
１０…車両用駆動装置
１２…エンジン
１６…ＤＰＦ装置
１８…燃料噴射装置
２０…制御装置
２８…フィルタ
３０…触媒装置
３６…差圧センサ
３８…上流側温度センサ
４６…回転数センサ
４８…燃料噴射部
６０…記憶部
６２…動力頻度算出部
６４…判定部
７０…データマップ
【図１】
2010190194.tif 000003
【図２】
2010190194.tif 000004
【図３】
2010190194.tif 000005
【図４】
2010190194.tif 000006